نکات مهم در مورد سیستم های هیدرولیکی، چگونگی انتخاب روغن هیدرولیک مناسب

هیدرولیک چیست؟

هیدرولیک ( hydraulics ) برگرفته از واژه یونانی ” هیدرو” به معنای “جریان حرکت آب ” می باشد. هیدرولیک از نزدیک به پانصد سال پیش مورد استفاده بشر قرار گرفت. هیدرولیک در واقع فناوری و دانشی کاربردی است که با استفاده از علوم مهندسی و شیمی و سایر علوم مرتبط با خواص مکانیکی جهت انتقال انرژی به واسطه مایعات می باشد. اصول اساسی هیدرولیک را پاسکال دانشمند فرانسوی در سال 1650 میلادی بیان نمود. یک قرن بعد دانیل برنولی قانون بقای انرژی را برای سیال جاری در خط لوله بیان نمود. سامانه‌های هیدرولیکی و پنوماتیک زیرمجموعه سامانه های انرژی سیالات می باشد. در سیستم های پنوماتیک از هوای فشرده جهت انتقال انرژی استفاده می کنند.
در سال ۱۷۹۵ اولین پرس هیدرولیک آبی ساخته شد. پس از کشف روغن حاصل از نفت، این محصول جایگزین آب به عنوان واسطه انتقال انرژی گردید. سپس با ساخت قطعات دقیق تر، مشکلات آب بندی سیستمها به تدریج حل شد و موجب گردید تا استقبال از سیستم های هیدرولیک افزایش چشمگیری داشته باشد.
در جنگ جهانی اول سیستم های هیدرولیکی به طور گسترده ای استفاده گردید. امروزه استفاده و بهره برداری از آن به حدی رسیده که هم اکنون هر کدام از ما می تواند در نزدیکی خود کاربردی از آن را بیابد.

مزایای سیستم های هیدرولیکی

یک سیستم هیدرولیک در مقایسه با انواع مکانیکی مشابه، قطعات متحرک کمتری دارد، لذا از نظر ساختمان بسیار ساده و کارآمد می باشد و با انتقال روغن توسط خطوط انتقال به هر نقطه مورد نظر می توان به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت. در صورتیکه در یک سیستم مکانیکی، جهت انتقال قدرت و حرکت، به مجموعه ای از چرخ دنده، بادامک، کلاچ، اهرم و… نیاز می باشد. در سیستم هیدورلیک، در هنگام نیاز می توان به سادگی نیروها را تا صدها برابر افزایش داد. علاوه بر دو مزیت اصلی سادگی طراحی و قابلیت افزایش نیرو سیستم های هیدرولیکی، قابلیت اطمینان و بازدهی بالا، انعطاف پذیری و سادگی و دقت کنترل از جمله دیگر مزایای سامانه های هیدرولیکی می باشد.

اجزاء تشکیل دهنده سیستم هیدرولیک

هر سیستم هیدرولیک از چهار بخش، مخزن جهت نگهداری سیال، پمپ، شیرها و عملگرها تشکیل شده است. بسته به عملکرد سیستمهای هیدرولیک از پیچیدگی های متفاوتی برخوردار می باشند.

سیستم فرمان خودرو

شاید به جرات ادعا نمود که اولین سیستم خودرو که هر راننده در لحظات اول تجربه رانندگی خودرو جدید در مورد آن نظر می دهد، کیفیت فرمان ماشین می باشد. برای تغییر مسیر خودرو از سیستم فرمان خودرو ( Steering Wheel ) استفاده می شود. با توجه به اهمیت و نقش حیاتی سیستم فرمان خودرو، شرکت های خودروسازی با تکیه بر دانش روز سعی در طراحی و ساخت سیستم های عاری از هرگونه اشتباه دارند. در حال حاضر یکی از چهار نوع سیستم فرمان در خودروهای امروزی استفاده می گردد.

انواع سیستم فرمان خودرو

سیستم فرمان مکانیکی

سیستم های فرمان مکانیکی (دستی) که همان سیستم دنده شانه اي و پينيون می باشد، مشکلات زیادی به همراه داشتند. از آن جمله می‌توان به دشواری پیچاندن فرمان و یا لغزش فرمان در سرعت‌های بالا اشاره کرد.

سیستم فرمان هیدرولیکی

با توجه به مسائل و مشکلات فرمان های مکانیکی و براي تسهيل در چرخش فرمان و به تبع آن كاهش خستگی راننده و همچنين افزايش ايمني خودرو، به سرعت سيستم فرمان هيدروليكي اختراع گردید. همانند هر سیستم هیدرولیکی، سیستم هیدرولیکی فرمان خودرو از چهار بخش مخزن، پمپ، شیر و عملگر تشکیل شده است. سيستم هيدروليكي فرمان براي ايفاي نقش خود انرژی لازم پمپ هیدرولیک از موتور خودرو دریافت می کند. بنابراين موجب مصرف انرژی موتور و کاهش بازدهی موتور خودرو می گردد. علاوه بر آن، سيستم هيدرولیک به صورت مركز آزاد عمل مي كند يعني حتي وقتي خودرو به صورت مستقيم در حال حرکت است و هيچ انحرافي ندارد باز هم به عملكرد خود ادامه مي دهد.

علاوه بر کاهش راندمان موتور، همانند تمامی پمپ‌های هیدرولیک، نشتی روغن از معایب سیستم فرمان هیدرولیکی می باشد.

سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی ( EHPS: Electro- hydraulic Power Steering)

در فرمان الكتروهيدروليكي به جاي استفاده از موتور خودرو به عنوان منبع تامین انرژی، یک موتور الكتريكي به پمپ هيدروليک اضافه مي شود و در نتيجه فرمان از موتور خودرو مستقل مي شود. هرچند در فرمان های الکتروهیدرولیکی مستقل بودن از موتور خودرو تحقق يافته است ولي مشكل دائمي بودن عملكرد سيستم هيدروليکی يعني حالت مرکز آزاد هنوز پا برجاست. البته در ایران بعضا به اشتباه سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی با عنوان فرمان برقی یاد می کنند.

سیستم فرمان برقی (EPS : Electric Power Steering )

از سال 1993 میلادی جهت برطرف نمودن عیوب سیستم های هیدرولیکی، فرمان های برقی در صنعت خودروسازی طراحی و تولید گردیده است. در این گونه سیستم‌ها با کوچک شدن سیستم فرمان ماشین و حذف پمپ و تجهیزات مرتبط با آن، نه تنها از نشتی روغن خبری نیست، بلکه دست سازندگان برای نصب آن درون خودرو هم بازتر از گذشته است.

در این سیستم همانند فرمان‌های الکتروهیدرولیک از یک موتور برقی استفاده می‌شود با این تفاوت که این موتور برقی به جای تامین انرژی مورد نیاز پمپ، خود وظیفه‌ کمک به راننده در چرخش فرمان را برعهده دارد. در این فرمان‌ها با استفاده از یک سنسور چرخش فرمان تشخیص داده می‌شود تا این گونه از کار کردن سیستم در مواقعی که به آن احتیاج نداریم، همانند زمانی که خودرو به صورت مستقيم در حال حرکت است،جلوگیری کند. این امر موجب می گردد سیستم فرمان برقی بسیار کم مصرف تر از سایر سیستم ها باشد.البته در صورت ایراد در بخش برقی، فرمان به صورت کاملا دستی در اختیار شما خواهد بود.

تفاوت انواع سیستم های فرمان برقی خودروهای سواری ناشی از قرارگیری موتور الکتریکی در مکان های مختلف می باشد.

اکثر سیستم فرمان خودروهای سواری مورد استفاده در ایران از نوع فرمان هیدرولیکی و در موارد معدود الکتروهیدرولیکی می باشد که در این سیستم ها روغن هیدرولیک نقشی اساسی دارد.

روغن هیدرولیک ( hydraulic fluid )

روغن یا مایع هیدرولیک یکی دیگر از مایعات و روانکارهای مورد استفاده در خودروهای امروزی است که نقش واسطه انتقال انرژی را دارد. این روغن همانند روغن ترمز عمل کرده و به نوعی باعث روان تر شدن چرخش فرمان و انتقال قدرت به فرمان خودرو و سایر بخش های هیدرولیکی خودرو می گردد.

روغن هیدرولیک چیست؟

روغن هیدرولیک به بیان ساده نوعی سیال برای به انتقال قدرت و به حرکت در آوردن سایر قطعات مکانیکی خودرو می باشد. روغن های هیدرولیک در حالت کلی به دو دسته روغن هیدرولیک سنتتیک و روغن نفتی تقسیم بندی می شوند. روغن هیدرولیک برای انتقال انرژی از دو عامل فشار و جریان استفاده می نماید. روغن های هیدرولیک تنها در بحث حرکت و چرخش فرمان خودرو به کار نمی روند و کاربرد این روغن در صنایع مختلف از جمله فولادسازی، ماشین های ابزار، قیچی ها و پرس ها و جرثقیل ها بسیار زیاد است.

همان طور که در بالا بیان گردیده است در یک سیستم هیدرولیک ،می توان ادعا نمود که مهمترین بخش، بخش مربوط به روغن های هیدرولیک می باشد و در غیاب مایع هیدرولیک سیستم فلج شده و هیچگونه کارایی نخواهد داشت. عملکرد یک روغن هیدرولیک بسته به نوع استفاده از آن به موارد متفاوتی بستگی دارد. روغن هیدرولیک یکی از پر مصرف ترین روغن ها در صنایع مختلف می باشد.

با توجه به تنوع مصرف و کارکردهای مختلف و شرایط کاربردی متفاوت و گوناگون، روغن هیدرولیک دارای انواع متفاوتی می باشد. روغن هیدرولیک مانند روغن های دیگر از اختلاط روغن پایه و مواد افزودنی تولید می شود که می تواند با توجه به نوع روغن پایه و مواد افزودنی، کاربردهای مختلفی در سیستم های گوناگون داشته باشد.

طبقه بندی های و استانداردهای متفاوتی برای سطح کیفیت روغن هیدرولیک در دنیا وجود دارد که می توان به استانداردهایی همچون DIN 51524، Cetop RP 91 H، Afnor NFE، Cincinati Milacron و ISO 6743 اشاره نمود. که در این میان استانداردهای DIN 51524 و ISO 6743 مرسوم ترین استاندارد برای طبقه بندی انواع روغن هیدرولیکی می باشند.

انواع روغن هیدرولیک براساس استاندارد ISO 6743

• روغن هیدرولیک HH : اولین نسل از روغن های هیدرولیک که از روغن پایه معدنی بدون مواد افزودنی ساخته می شود.
• روغن هیدرولیک HL : نسل بعدی روغن های هیدرولیک که با افزودن مواد افزودنی ضد زنگ و ضد اکسیداسیون تولید می شود، روغن های هیدرولیک HL به روغن های گردشی نیز معروف می باشند.
• روغن هیدرولیک HM : با افزودن مواد افزودنی ضد سایش به روغن های هیدرولیک با سطح کیفی HL، روغن های هیدرولیک با سطح کیفی HM تولید می شود که پرمصرف ترین نوع روغن های هیدرولیک می باشند.
• روغن هیدرولیک HV : با بالا بردن شاخص گرانروی روغن های هیدرولیک سطح کیفی HM، روغن های هیدرولیک HV تولید می شوند که برای کارکرد در محدوده دمایی وسیع مناسب می باشند.
• روغن هیدرولیک HG : روغن های با سطح کیفی HG که به روغن های هیدرولیک ماشین ابزار معروف می باشند که دارای خاصیت چسبندگی بالا دارد و در سیستم های کشویی رفت و برگشتی استفاده می شوند.

روغن های هیدرولیک ضد آتش

برای اینکه خطر آتش سوزی سیستمهای هیدرولیکی که در مجاورت آتش با فلزات مذاب ( همانند درب کوره های ذوب فلزات) هستند و یا در محیط های با دماهای بسیار بالا کار می کنند، کاهش پیدا کند روغن های ضد آتش تولید شده اند. البته این موضوع به این معنا نمی باشد که روغن های ضد آتش در مجاورت با آتش شعله ور نمی شوند بلکه در مجاورت با آتش دیرتر شعله ور شده و در برابر انتشار شعله مقاومت می کنند.

سیالات هیدرولیکی ضد آتش به چهار نوع زیر تقسیم بندی می گردد:

روغن های ضد آتش گروه HFA : امولسیون ( محلول) روغن در آب

روغن های ضد آتش گروه HFB : محلول آب در روغن

روغن های ضد آتش گروه HFC : سیالات آب گلیکول

روغن های ضد آتش گروه HFD : سیال فسفات استر ( مایعات سنتتیک )

در صورت تمایل به مطالعه تکمیلی در مورد جزییات انواع روغن های هیدرولیک می توانید راهنمای روغن های هیدرولیک ، شرکت راشن را مشاهده نمایید.

روغن‌های هیدرولیک به‌ شدت حساس بوده و به سرعت آلوده می شوند و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آن‌ها در اثر آلودگی و ایجاد شرایط سخت کاری تغییر می‌کند. در صورت بروز مشکل برای این روغن، موجب اختلال در سیستم هیدرولیکی می گردد.

زمان تعویض و انتخاب روغن هیدرولیک مناسب

ضروری است هر راننده ای نسبت به تعویض روغن هیدرولیک در زمان مناسب اقدام نماید. در طول زمان قطعات پلاستیکی سیستم فرمان همچون اورینگ ها و کاسه نمدها دچار خوردگی گردیده که همین امر موجب آلودگی روغن هیدرولیک شده که منجر به ایجاد اختلال در پمپ هیدرولیک و آسیب جدی به سیستم فرمان خودرو می گردد. بنابراین تعویض به موقع روغن موجب افزایش طول عمر پمپ هیدرولیک و سیستم فرمان خودرو می گردد.

در خصوص تعویض روغن هیدرولیک فرمان خودرو نکته مهم این امر می باشد که همانند روغن موتور، امکان ترکیب دو نوع روغن هیدرولیک مختلف با گرانروی‌های متفاوت با یکدیگر وجود ندارد و می تواند مشکلات اساسی ایجاد نماید.

برای زمان تعویض روغن هیدرولیک نمی توان بر مبنای کارکرد خودرو معیار تعیین نمود بلکه زمان تعویض روغن هیدرولیک به تنوع تجهیزات، شرایط گوناگون کارکرد و نوع کاری که روغن در سیستم انجام می‌دهد بستگی دارد. بنابراین بهترین نشانه ضرورت تعویض روغن فرمان، اختلال در کارکرد سیستم فرمان خودرو می باشد.

روغن هیدرولیک باید در دوره های زمانی مشخص تعویض شود که این دوره زمانی معمولا در دفترچه راهنمای خودرو ذکر می شود. تعویض روغن بسیار ارزان تر از عوض کردن چرخ دنده و پینیون و یا پمپ هیدرولیک تمام می شود.

برای انتخاب روغن هیدرولیک مناسب هر خودرو، مراجعه به دفترچه راهنمای خودرو بهترین روش می باشد. علاوه بر دفترچه راهنمای خودرو بر روی مخزن و یا درب مخزن هیدرولیک، روغن هیدرولیک مناسب قابل مشاهده می باشد. در برخی از خودروها نیز روغن هیدرولیک مناسب بر روی پمپ هیدرولیک قابل مشاهده است.

با توجه به ویژگی های منحصر به فرد روغن دنده اتوماتیک و اینکه روغن گیربکس اتوماتیک توانایی بالایی در انتقال قدرت را دارد در بسیاری از خودروهای سواری رایج در ایران به جای روغن هیدرولیک فرمان، روغن گیربکس اتوماتیک ATF به عنوان روغن هیدرولیک فرمان مناسب در دفترچه راهنمای خودرو توصیه می گردد. برای مثال برای خودروهای ال 90 ، پژو 405، پژو پارس و خانواده پراید روغن گیربکس اتوماتیک GM- Dexron ATF II توصیه گردیده که البته می توان با توجه به ویژگی های روغن گیربکس اتوماتیک ATF III می توان از این نوع روغن دنده اتوماتیک به عنوان روغن فرمان استفاده نمود.

در صورتی که برای سایر سیستم های هیدرولیکی نیاز به انتخاب روغن هیدرولیک مناسب می باشد باید ویژگی های زیر لحاظ گردد:

• ویسکوزیته : ISO VG 10،22،32،46،68،100
• نقطه ریزش Pour Point
• تراکم پذیری
• ظرفیت جدا کردن هوا
• کف کردن روغن
• ظرفیت جدا کردن آب از روغن
• مقاومت در برابر اکسیداسیون
• محافظت در برابر خوردگی

جهت مطالعه بیشتر ویژگی های فوق راهنمای روغن های هیدرولیک را مشاهده نمایید.